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| 燃料电池电极反应书写难点突破
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作者： 山东省高青一中 王 波
发表时间： 2005-12-8 文章出处： jxjy
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燃料电池的电极反应和总反应的书写是《原电池》章节中一个教学难点。学生往往一听就懂，但是解题时无从下手。 其实这种题本身 并 不难，笔者 在 学生交流的过程中发现，解题过程中思路不清晰，书写紊乱是主要错因 。 在讲解时如果稍作一点技术处理的话，会让学生省很多事，也不易失分。下面结合笔者在教学中的经验以例题来探讨这类试题的解答方法：
一、燃料电池的电极反应和总反应的书写步骤
1 、理解燃料电池的工作原理。
一般的燃料电池大多是可燃性物质（主要是可燃性气体或蒸汽）与氧气及电解质溶液共同组成的原电池。可燃性物质在电池负极发生反应，氧气在原电池正极发生反应。也就是说不管是哪一种燃料电池，正极都是 O 2 得电子发生还原反应。
2 、理顺燃料电池电极反应书写步骤
（ 1 ）先写出燃料电池总反应
虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应，但其总反应方程式应该是可燃物在氧气中燃烧。当然由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应，再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式，从而得到总反应方程式。这一步对大多数学生而言没什么难度。
（ 2 ）再写出燃料电池正极的电极反应
由于燃料电池正极都是 O 2 得电子发生还原反应。所以原料电池正极的电极反应都相同。当然还要考虑电解质环境。
当电解质为碱性或酸性环境时，正极的电极反应为： O 2 +4 +2H 2 O ＝ 4OH －
当电解质为酸性环境时，正极的电极反应为： O 2 +4 +4H ＋ ＝ 4H 2 O
（ 3 ）最后写出燃料电池负极的电极反应
由于原电池是将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分别在两极（正、负两极）上发生，故燃料电池负极的电极反应＝燃料电池总反应－ 燃料电池正极的电极反应。在得出 燃料电池负极的电极反应时要注意消去总反应和正极反应中的 O 2 。
二、典型例题分析
例 据报道，最近 MOTOROLA 公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，电量可达现用镍氢或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。请回答以下问题：
（ 1 ）甲醇是 极，电极反应是 。
（ 2 ）电池的离子反应的方程式是 。
解析： 1. 写出总反应
2CH 3 OH+3O 2 ＝ 2CO 2 +4H 2 O ……… ① CO 2 +2OH － ＝ CO 3 2 － +H 2 O ……… ②
将 ① 、 ② 式进行叠加（ ① ＋ ② ×2 ），得总反应为：
2CH 3 OH+3O 2 ＋ 4OH － ＝ 2CO 3 2 － +6H 2 O ……… ③
2 ．写出正极的电极反应
由于电解质溶液为碱性，所以正极的电极反应为： O 2 +4 +2H 2 O=4OH － ……… ④
3 ．写出负极的电极反应
负极的电极反应为总反应减去正极的电极反应（ ③ － ④ ×3 ）：
2CH 3 OH ＋ 3O 2 ＋ 4OH － － 3O 2 － 6H 2 O － 12 ＝ 2CO 3 2 － +6H 2 O － 12OH －
调整之后得： CH 3 OH ＋ 8OH － － 6 ＝ CO 3 2 － ＋ 6H 2 O
三、针对性训练
1 、航天技术上使用的氢－氧燃料电池具有高能、轻便、和不污染环境等优点。氢－氧燃料电池有酸式和碱式两种，他们放电时的电池总反应方程式均可表示为 2H 2 +O 2 =2H 2 O 。酸式氢－氧燃料电池中的电解质溶液是酸，其正极反应可表示为 ，则其负极反应可表示为 ；碱式氢－氧燃料电池的电解质溶液为碱，其正极反应式可表示为 ，则其负极反应式可表示为 。
答案： O 2 +4H + +4 ＝ 2H 2 O ， 2H 2 － 4 ＝ 4H + ， O 2 +2H 2 O+4 ＝ 4OH － ， 2H 2 － 4 ＋ 4OH － ＝ 4H 2 O
2 、将铂丝插入 KOH 溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为电池的 极，这一极的电极反应式为 。
答案：负 CH 4 ＋ 10OH － － 8 ＝ CO 3 2 － ＋ 7H 2 O
3 、 氢氧燃料电池以 H 2 为还原剂， O 2 为氧化剂，电极为多孔镍，电解液为 30% 的 KOH 溶液，下列有关叙述正确的是 （ ）
①负极反应为 4OH － － 4 ＝ O 2 ＋ 2H 2 O
②负极反应为 H 2 ＋ 2OH － － 2 ＝ 2H 2 O
③工作时正极区 pH 升高，负极区 pH 降低
④工作时溶液中阴离子移向正极
A ． ③④ B ． ②③ C ． ②④ D ． ①④
答案： B
4 、一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入 KOH 溶液中，然后分别向两极上通乙烷和氧气，其电极反应式为： C 2 H 6 ＋ 18H ＋ － 14 ＝ 2CO 3 2 － ＋ 12H 2 O ， 7H 2 O ＋ O 2 ＋ 14 ＝ 14OH － ，有关此电池的推断正确的是（ ）
A . 电解质溶液中 CO 3 2 － 向正极移动
B . 放电一段时间后， KOH 的物质的量浓度不变
C . 通乙烷的电极为负极
D . 参加反应的 O 2 和 C 2 H 6 的物质的量比为 7 ∶ 1
答案： C
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